Обзор экономических и экологических проблем использования отходов и вторичных материальных ресурсов

В результате развития производства в хозяйственный оборот вовлекается все большее количество природных ресурсов. Однако степень их рационального применения в целом весьма низкая. Ежегодно используется около 10 млрд т минеральных и почти столько же органических сырьевых продуктов. И в то же время от 10 до 99% исходного сырья превращается в отходы, выбрасываемые в атмосферу, а их удаление и складирование перестает быть экономически оправданным. Непрерывно увеличивающийся объем отходов, образующихся при добыче ископаемого сырья и топлива, их переработке и использовании, представляет собой один из источников все большего загрязнения природной среды. Под отвалы промышленных предприятий заняты сотни тысяч гектаров земель, пригодных для сельскохозяйственного производства.

Транспортирование и складирование отходов отвлекают значительные средства от основного производства. На организацию и эксплуатацию отвалов, например, предприятий угольной и энергетической отрасли расходуются средства, составляющие 8-10% стоимости добываемого угля, производимой энергии и пара.

Промышленные отходы отрицательно влияют на экологические факторы. Прежде всего это относится к составу воздуха, эдафизическим, гидрохимическим и гидрофизическим факторам. Эдафизические факторы включают химический состав и структуру веществ, циркулирующих в почве; гидрохимические и гидрофизические - объединяют все факторы, связанные с водой как средой обитания разнообразных живых организмов.

Наиболее значительны выбросы предприятий энергетической, хим-ой и Ме-ой промышленностей. В атмосферу поступают газообразные и твердые отходы при сгорании топлива, а также в результате разнообразных технологических процессов. Например, в зависимости от зольности угля, крупные ТЭЦ выбрасывают в атмосферу 10-100 т золы, распространяющейся в радиусе нескольких километров. В отходящих газах тепловых электростанций ежесуточно поступают в атмосферу десятки тонн серного ангидрида.

Источниками загрязнения атмосферы разнообразной пылью являются также предприятия по производству строительных материалов, горно-обогатительные комбинаты и другие предприятия, технологические процессы которых основаны на дроблении, измельчении и обжиге больших количеств минерального сырья. При работе, например, вращающихся печей для обжига цементного клинкера пылевынос составляет 8-20% сухого сырья. Количество выносимой в атмосферу пыли даже при хорошей работе электрофильтров составляет около 100 кг/ч.

Промышленные отходы отрицательно воздействуют не только на атмосферу, но и на гидросферу. Например, один целлюлозно-бумажный комбинат сбрасывает около 150 тыс. м3 сточных вод в сутки, т. е. столько же, сколько крупный промышленный город. В таких стоках содержатся волокна и другие неокисляемые органические включения. Большую опасность представляют фенольные соединения (предприятия лесохимической, коксохимической, сланцевой, анилинокрасочной промышленности, заводы химической обработки сельскохозяйственного сырья). Сточные воды некоторых химических предприятий содержат синтетические ПАВы, даже незначительное количество которых вызывает образование стойкой пены, в результате чего резко ухудшаются биохимические свойства воды.

Сброс промышленных отходов приводит, в конечном счете, к загрязнению вод Мирового океана. За последние годы выявлен и возник целый ряд болезней — эндокринных, аллергических, токсических, вызванных действием химических веществ, выбрасываемых человеком в окружающую среду.

Рациональное решение проблемы промышленных отходов зависит от ряда факторов: вещественного состава отходов, их агрегатного состояния, количества, технологических особенностей и т. д.

В соответствии с действующими нормативами все промышленные отходы делятся на четыре класса опасности:

Класс Характеристика вещества (отходов)

Первый - Чрезвычайно опасные (наличие в отходах ртути, хромовокислого калия, трех-хлористой сурьмы, бензапирена, оксида мышьяка и других высокотоксичных веществ);

Второй - Высокоопасные (наличие в отходах хлористой меди, хлористого никеля, трех-окисной сурьмы, азотнокислого свинца и других, менее токсичных веществ);

Третий - Умеренно опасные (наличие в отходах сернокислой меди, щавелевокислой меди, хлористого никеля, оксида свинца, четыреххлористого углерода и других веществ);

Четвертый – Малоопасные (наличие в отходах сернокислого марганца, фосфатов, сернокислого цинка, хлористого цинка).

В зависимости от физико-химических свойств отходов, а также от их количества применяют различные методы обезвреживания и переработки: механические, биологические, химические, сорбционные, термические, а также комбинированные.

Наиболее распространен способ обезвреживания отходов сжиганием. Сжигание происходит в печах и топках различных конструкций. Отходы сложного минерального состава, использовать которые в настоящее время невозможно, подвергают захоронению под санитарным надзором. Вредные вещества, отравляющие атмосферу и водоемы, в некоторых случаях целесообразно извлекать для получения затем ценных химических продуктов. Увеличивается производство серной кислоты на основе серного ангидрида - одного из основных компонентов отходящих газов многих производств.

На ряде металлургических предприятий освоена технология регенерации металлов путем переработки шлаков, шламов и др. Каждая тонна алюминия, извлеченного из отходов, обходится в 10 раз, меди - в 6, цинка - в 3,5 и свинца - в 2,5 раза дешевле, чем те же металлы, выплавленные обычным способом - из рудного сырья.

Эффективное решение проблемы промышленных отходов — это внедрение безотходной технологии. Безотходные производства основаны на принципиальном изменении технологических процессов, разработке систем с замкнутым циклом, обеспечивающих многократное использование продуктов, и комплексном использовании сырья. При комплексном использовании сырьевых материалов промышленные отходы или побочные продукты одних производств являются исходными материалами других.

Во-первых, утилизация отходов позволяет освобождать ценные земельные угодья, устранять вредные выбросы в окружающую среду. Во-вторых, отходы промышленности в значительной степени покрывают потребность ряда перерабатывающих отраслей в сырье, подвергнутом в процессе производства первичной технологической обработке (измельчению, обжигу и т. д.). В-третьих, при комплексном использовании сырья снижаются удельные капитальные затраты на единицу продукции и уменьшается срок их окупаемости; снижаются также расходы основного производства, связанные со складированием отходов, строительством и эксплуатацией хранилищ для них; уменьшаются затраты, расход теплоты и электроэнергии на новую продукцию за счет технологической подготовленности отходов; увеличивается производительность оборудования (На Волховском алюминиевом заводе впервые в мировой практике разработана новая технология получения глинозема, соды, поташа и портландцемента из нефелинового сырья. Эксплуатационные затраты на 10-15% ниже затрат на производство этих продуктов при раздельном получении: глинозема - из бокситов, соды - аммиачным способом, поташа - из калийсодержащего сырья, цемента - из известняка и глины).

Из отраслей-потребителей промышленных отходов, являющихся побочными продуктами различных производств, наиболее емкой является производство строительных материалов. Учитывая, что затраты на материальные ресурсы в сметной стоимости производства большинства строительных материалов составляют более 55%, очевидно, можно утверждать, что применение отходов - побочных промышленных продуктов - это один из путей повышения эффективности производства строительных материалов.

^* В соответствии со стандартизированным определением, под вторичными материальными ресурсами (BMP) следует понимать совокупность отходов производства и потребления, образующихся в народном хозяйстве.